紧凑型设计5mm翅片管式换热器的数值模拟

今朝5mm管径的翅片片距时常处于1.2mm～1.3mm之间，经过紧凑式安排加工办法能够使其片距淘汰至0.8mm～1.0mm。本文咱们将首要从理论解析、三维建模以及Fluent筹划来举行解析比拟翅片片距的淘汰对调热手腕和空气压损两个方面的影响。1、引言空调产物的形状尺寸不断影响着成本、空间占领率和用户的如意度，是以紧凑式换热器安排成为趋向，将空调的关键零部件的形状尺寸和分量做为一个对标参数举行探索优化，减小形状骸积和分量，改革产物的空间占领率，升高归纳成本。与保守换热器比拟，紧凑型换热器优胜性呈此刻：（1）机关安排能诱使流体构成湍流起伏以赢得较高传热系数；（2）禁止污垢构成使污垢系数较小；（3）过程安排使冷、热流体间温差驱策力抵达最大值。换热面积是表征换热器功用的一个最根本的特色，在不异的换热量和阻力请求下，换热面积越小，讲明该换热器的功用越佳。是以，以换热面积最小为方针函数，以换热器的形状尺寸为优化参数对调热器举行优化。而翅片间距是节制换热面积一个关键成分，在取舍具备公道翅化比的换热器的翅片间距时还需思虑经济性和紧凑度等方面的成分。在高效紧凑和起伏阻力的增进之间抵达最优的成绩，必定寻找最优的机关参数。受翅片效率和翅化比的治理，管间距的调动范畴有限，翅片的片距成为首要的调理。2、理论解析关于翅片管式换热器而言，空气侧的传热热阻较液体侧大，以是取舍巩固空气侧传热，巩固翅片的对流换热以抬高换热功用。遵循换热器筹划经过，空气侧的顶风面积和表面传热系数对总传热系数的影响起首要效用，如公式（1）所示：巩固翅片传热，除了要思虑到翅片巩固对散布热机理的不同，还要思虑到空气的流态，Re决议了空气是层流或湍流。（1）层流起伏时，流体速率和温度曾抛物线散布，从流体中间到壁面都存在速率和温度梯度。（2）湍流起伏时，流体中间的速率场和温度场均较量平匀，对流换热的热阻首要呈此刻靠近壁面的流体粘性底层中，是以采用的对流换热巩固办法是毁坏畛域层，即增进对畛域层的扰动以减薄畛域层的厚度，增加换热手腕。3、建模及数值筹划本文首要探索和议论的是平片与桥型翅片，先经过Fluent筹划如下4个方面，解析紧凑式安排对调热器的功用和压损两者的影响趋向。（1）桥片与平片比拟换热增进量；（2）翅片翻边与经过贴合处的来往线长对调热的影响；（3）三种不同风速下的1.0m/s、1.5m/s、2.0m/s片距换热功用；（4）同风速下以及等压降和等风速下的多排桥片换热手腕趋向解析。仿真计划安排，如表1、表2所示。离铜管越近，温度越高，在背风侧呈现卡门涡街表象，数值模仿模子的仿真云图如图1所示，来往线模子如图2，筹划不同来往线长度在不同风速下的变动。翅片仿真云图翅片来往线模子建树4、数据整顿与解析（1）平片和桥片比拟了局，如图3和图4所示。不异片型，在统一风速下，0.8mm片距换热手腕高于1.2mm，但压损增进，且趋向更显然。不异片距，在统一风速下，桥片比平片的换热手腕和压损高，且跟着风速的增进，桥片宁静片均随之增进。从图3和图4归纳来看，0.8mm平片成绩最适合。

单元面积换热量

（2）来往线长对调热的影响，筹划了局整顿如表3。翅片翻边与铜管贴合的越好，即个别来往线越长，来往热阻越小，翅片的换热效率越高，如图5。图5处，在不同风速下，来往线长度在0.3处均呈现降落，解释存在最好来往线长，解析是翅片翻边与铜管来往线的长度和翅片的片距是一致的，由于翅片的片距是经过翅片翻边的高度来节制的，以是当来往线长度增进时，片距也在同步增进，不异的顶风面积下，来往线长度越大，片距也越大，会致使翅片片数淘汰，即单元面积换热量降落，其影响曾经超出了来往热阻减小带来换热效率的改革。

翅片与铜管来往线长

（3）三种风速1.0、1.5、2.0的单排D5了局，如图6和图7。在不异风速的环境下，片距越小，换热手腕越高，同时压损增进；不异的片距，风速越高，单元顶风面积换热量越高；不异的风速和片距，百页窗比平片的换热好，压损大。从图6和图7归纳来看，0.8mm平片成绩最适合。

图6不同风速的单排D5单元面积换热量

图7不同风速的单排D5压损（4）等风速下多排桥片，如图8和图9。从温度云图能够看出，从第三排开端，翅片温度梯度很小，解释该地区的翅片与空气的换热很弱，筹划也讲明三种多排翅片的等顶风面积换热量不同很小，然则压降出入较大。4P_D5_0.8换热器归纳功用差；3P_D5_0.8已可抵达5P_D5_1.2的换热手腕，然则压降较大，平等风机转速下，风速衰减未知，故不同待观察；2P_D5_0.8的手腕比3P_D5_1.2凑近，但压降要要高25%左右。

图8等风速—单元顶风面积换热量

图9等风速—压损

（5）等压下落多排桥片，如图10和图11。能够发觉在统一压下落，片距不异，排数越少，单元面积换热越好，所需风速越低；排数不异，片距越大，单元面积换热越好，所需风速越低。经过无穷纲表面传热系数j因子相关式，如公式（5），将数值筹划数据举行拟合，得出不同片距微风速下的j因子变动趋向。

图10等压降—单元顶风面积换热量

图11等压降—风速

从图12中弧线咱们能够发觉，在风速一准时，j因子跟着片距的增大是先增进后减小的，以是存在一个最优解，即最优片距。

图12片距与j/f因子相关弧线图

其它，在片距不异时，风速越大，j因子也越大，D5mm管径翅片片距范畴或者为0.9～1.1mm之间。5、论断经过数据解析和弧线拟合，归纳思虑功用与压损，因本质环境，片距减小构成的翅片的空气流道变窄，风量减小，进一步影响了冷凝水和结灰等成绩，保证功用的底子上，片距1.0mm是较优取舍。紧凑型小片距安排一方面因增进了空气侧换热面积使得换热手腕抬高，另一方面，因空气流道面积减小，空气侧雷诺数变小，从而空气侧表面传热系数升高，归纳评价，换热器总传热系数与片距存在最优解，而该最优片距是满意加工成形请求的，需求思虑加工水准，翻边成形影响片距的一致性，相关到翅片与铜管之直来往热阻的巨细。推举赏玩：本领：主动售冷饮机机关优化安排高压换热器安排最简单漠视的3大题目一体化平台：加快换热器机关安排！中间空调冷水机组：机关、运转参数、工况本领：Ｒ在小管径内起伏沸腾换热特色数据中间：新式挥发冷却空调系统运用跨临界CO2热泵开水器本领运用跨临界CO2制冷制热4大本领趋向新创造：空调分液器安排冷库、冷藏周围，新式制冷剂RA的运用制冷人，这6种制冷方法你懂得吗？风机的静压、动压、全压、余压这，便是气液别离器！业余：板式热交流器强度筹划这，便是地铁挥发式冷凝冷媒直膨空调！干货：7大挥发冷却冷凝本领这，便是离心式收缩机！版权解释：本文做家李成恩等，由HETA小编整顿，版权归属原做家，文章主张不代表本

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